Nauka o materiałach - wyklad 10

Nauka o Materiałach Wykład X Właściwości mechaniczne dekohezja Jerzy Lis Nauka o Materiałach Treść wykładu: 1. Dekohezja materiałów - wprowadzenie. 2. Wytrzymałość materiałów - definicje  inżynierskie. 3. Wytrzymałość teoretyczne kryształów. 4. Wytrzymałość materiałów  rzeczywistych 4.1. Wpływ defektów, teoria Grifitha 4.2. Odporność na pękanie 4.3. Energia pękania 4.4. Mikrostruktura a energia pękania   materiałów. 5. Statystyczna teoria wytrzymałości Nauka o materiałach  DEKOHEZJA Wprowadzenie Dekohezja – zniszczenie materiału pod wpływem naprężeń pękanie                           zmęczenie               udar                       skrawanie Nauka o materiałach  DEKOHEZJA Wytrzymałość materiałów Typowo dla materiałów ceramicznych    10 - 20 x Rm rozc.  =  Rm ścisk. Nauka o materiałach  DEKOHEZJA Wytrzymałość materiałów σ f = M/W  ;  M - moment gnący;    W - wskaźnik przekroju. Wytrzymałóśc na zginanie jest podstawowym testem wytrzymałościowym dla  materiałow ceramicznych (kruchych) Nauka o materiałach  DEKOHEZJA Wytrzymałość materiałów Wytrzymałość  - maksymalne  naprężenie jakie może przenieść materiał do  zniszczenia Wytrzymałość wyznaczana jest w standardowych (normowych)  warunkach zniszczenia materiału. Nauka o materiałach  DEKOHEZJA Wytrzymałość teoretyczna kryształów F  ≈ sin x dla małych odkształceń sin  x  ≈ x   czyli  σ = E ε ;  [ ε = (r-ro)/ro] Zakładamy że zjawisko przebiega w jednostkowym elemencie objętości  r o 3 W chwili zniszczenia  (rozerwania) układu atomów gęstość energii sprężystej  wykonanej przez siły zewnętrzne: w  1 = (1/2)  σ t  ε  = (1/2)  σ t 2 /2E Całkowita energia sprężysta  W 1= w ro 3 Nauka o materiałach  DEKOHEZJA Wytrzymałość teoretyczna kryształu Energia ta zostaje zużyta na wytworzenie dwu nowych powierzchni W 2 = 2 γ  ro 2 Porównując obie energie otrzymujemy: r o 3 (1/2)  σ t 2 /2E  = 2 γ  r o 2 stąd  σ t = [2E γ / ro] 1/2 σ t = E/(10-15) Jest to maksymalna (teoretyczna)  wartość wytrzymałości materiałów Nauka o materiałach  DEKOHEZJA Wytrzymałość  rzeczywista materiałów Porównanie teoretycznej  wytrzymałości materiału z  wyznaczanymi  eksperymentalnie  wielkościami wytrzymałości na  rozciąganie wskazują , że  rzeczywista wytrzymałość jest  10 - 100 razy mniejsza  Nauka o materiałach  DEKOHEZJA Wytrzymałość rzeczywistych materiałów Wpływ szczeliny Teoria Griffith’a W każdym rzeczywistym  materiale występują  defekty makroskopowe  jak: pory, szczeliny, wady 

(…)

… na kruche pękanie
KIC jest wielkością stała charakterystyczną dla danego
tworzywa. zależy od stałych materiałowych:
KIC = (Eγ/)1/2
γ [ kJ/m2] - energia pochłaniana w czasie powstawania pękania
niszczącego materiał zwana energią pękania
Jest to bardzo ważny parametr decydujący o wytrzymałości
tworzyw kruchych (zwłaszcza ceramicznych)
Zwana także wiązkością lub krytyczną szybkością uwalniania energii
Nauka…
… powstawania dodatkowych spękań
γpf - energia pochłaniana w toku przemian fazowych
γi - wszelkie inne procesy pochłaniania energii
Nauka o materiałach
DEKOHEZJA
Energia pękania tworzyw
Typy przełamu w toku pękania
Nauka o materiałach
DEKOHEZJA
Energia pękania
Przykłady mechanizmów podwyższania energii
pękania
(tym samym odporności na pękanie i wytrzymałości)
Nauka o materiałach
DEKOHEZJA
Energia pękania…
... zobacz całą notatkę